(57)【要約】【課題】歪多重量子井戸型半導体レーザにおいて、臨界膜厚の限界内において、量子井戸層の層数Ｎｗの増加と、歪量εｗ及び層厚Ｌｗの増加を両立しつつ、微分利得をも向上させることによって、高い特性を有する半導体レーザを提供する。【解決手段】量子井戸層と障壁層の組の一部が、小さい値もしくは符号が逆となっている平均歪で形成されることにより、他方に、大きな値の平均歪を有する量子井戸層と障壁層の組が形成されていても、多重量子井戸層全体としての歪量を低下させる。小さい歪量の量子井戸層において、電子とホールのエネルギー差を、大きい歪量の量子井戸層におけるそれより小さくする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張り、若しくは、圧縮のいずれかの符号の歪を有する量子井戸層、及び、前記量子井戸層に隣接し、前記符号とは反対の符号の歪を有し、前記量子井戸層より広いバンドギャップを有する障壁層、とで、対をなしてそれぞれ構成される複数の量子井戸層と障壁層との組と、
前記量子井戸層より広いバンドギャップを有し、かつ、前記量子井戸層より屈折率が小さい光導波路層、
とを備える歪多重量子井戸型半導体レーザ素子において、
前記複数の量子井戸層と障壁層の組のうち、一部の組の歪量の平均が、残りの組の歪量の平均と、異なり、かつ、
前記一部の組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差が、前記残りの組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差と、異なる、
ことを特徴とする歪多重量子井戸型半導体レーザ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の歪多重量子井戸型半導体レーザ素子において、
前記一部の組に属する前記量子井戸層の数が、前記残りの組に属する前記量子井戸層の数より小さく、
前記一部の組に属する前記量子井戸層の歪量が、前記残りの組に属する前記量子井戸層の歪量より小さい
ことを特徴とする歪多重量子井戸型半導体レーザ素子。
【請求項３】
請求項２に記載の歪多重量子井戸型半導体レーザ素子において、
前記一部の組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差が、前記残りの組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差より、小さい、
ことを特徴とする歪多重量子井戸型半導体レーザ素子。
【請求項４】
請求項３に記載の歪多重量子井戸型半導体レーザ素子において、
前記量子井戸層の歪が引張りであり、価電子帯端がヘビーホールとライトホールのうちライトホールである、
ことを特徴とする歪多重量子井戸型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用レーザや光ディスク用レーザ等に用いられる半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
[従来技術１]
多重量子井戸型半導体レーザにおいて、レーザ素子の特性を向上させるために、量子井戸層に、引張り若しくは圧縮の歪を意図的に印加した歪多重量子井戸型半導体レーザが知られている。多重量子井戸層を形成している量子井戸層に歪を印加すると、価電子帯のライトホール（以下、ＬＨと記す）とヘビーホール（以下、ＨＨと記す）が分裂することにより、内部ロスを減少させ、また、微分利得を向上させることが可能となり、高速化や低チャープ化など、半導体レーザの性能を向上させる。
【０００３】
歪を入れた多重量子井戸構造の場合、この歪のために、結晶成長の際、歪を入れない多重量子井戸構造よりも、結晶性の観点から、臨界膜厚には厳しい条件が課されることとなる。この条件を緩和するために、量子井戸層のそれぞれの間に位置する障壁層を、量子井戸層の歪とは逆の符号の歪を入れて形成させる。これにより、多重量子井戸層全体としての歪量（全体平均歪）が小さくなるので、臨界膜厚は大きくなる。よって、全体としての歪量（全体平均歪）が、臨界膜厚を決める主な要因となる。
【０００４】
ここで、歪の歪量εは、基板の格子定数をａＳ、歪層の格子定数をａＬとすると、ε＝（ａＬ−ａＳ）／ａＬで定義される。さらに、量子井戸層と障壁層の歪量を、それぞれεｗ、εｂと、量子井戸層と障壁層の層厚を、それぞれＬｗ、Ｌｂとすると、多重量子井戸層全体としての歪量（全体平均歪）εｔは、εｔ＝（Σεｉ・Ｌｉ）／（ΣＬｉ）で定義される。ここで、εｉは、各量子井戸層若しくは各障壁層の歪量を、Ｌｉは、各量子井戸層若しくは各障壁層の層厚を表している。各量子井戸層において、及び、各障壁層において、それぞれ同じ歪量や層厚を有する通常の歪多重量子井戸構造の場合、全体平均歪εｔは、近似的に、εｔ＝（εｗ・Ｌｗ＋εｂ・Ｌｂ）／（Ｌｗ＋Ｌｂ）で表され、一般には平均歪と呼ばれている。
【０００５】
従来の歪多重量子井戸型半導体レーザでは、この平均歪によって定められる限界膜厚を超えないように多重量子井戸層の設計がなされている。
【０００６】
[従来技術２]
従来技術による多重量子井戸型半導体レーザの一つとして、異なる歪量の量子井戸層を積層し、異なる量子井戸層において異なるバンドギャップを有する半導体レーザが、特許文献１に開示されている。ここでいう半導体レーザとは、例えば、Fabry-Perot半導体レーザであり、この異なるバンドギャップを有する量子井戸層において、電子とホールのエネルギー差を、発振波長と同じにすることで、発振波長の光出力を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２８６７８１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来技術１において説明した通り、歪多重量子井戸型半導体レーザにおいて、レーザの特性を向上させるために、量子井戸層の層数Ｎｗを大きくしようとすると、限界膜厚により、歪量εｗ及び層厚Ｌｗに制限がかかる。すなわち、上述の平均歪において、障壁層の歪量εｂ及び層厚Ｌｂを固定した場合、層数Ｎｗを大きくすると、限界膜厚と平均歪の観点から、歪量と層厚の積であるεｗ・Ｌｗを小さくしなければならなくなる。
【０００９】
引張り歪を印加した半導体結晶において、価電子帯のＬＨとＨＨの縮退は解け、価電子帯端はＬＨとなる。量子井戸構造では量子化されたエネルギーは、層厚Ｌｗの２乗及び有効質量に、それぞれ、ほぼ反比例する。それゆえ、引張り歪量子井戸層において、層厚Ｌｗを大きくすると、ＬＨとＨＨの分裂量は大きくなる。歪量子井戸層において、ＬＨとＨＨの分裂がレーザの特性を向上させるので、量子井戸層に引張り歪を印加した多重量子井戸型半導体レーザにおいては、レーザ特性を向上させるためには、歪量εｗと層厚Ｌｗをともに大きくする必要がある。しかし、上述の通り、レーザ特性の向上のため、層数Ｎｗを大きくすると、歪量と層厚の積εｗ・Ｌｗを、小さくせざるを得ず、なおかつ、εｗとＬｗをともに大きくすることは出来ないという課題が生じる。
【００１０】
一方、圧縮歪を印加した半導体結晶ではＨＨが価電子帯端となり、量子井戸構造では、逆に、層厚Ｌｗを小さくすると、ＬＨとＨＨの分裂量が大きくなるので、上述の引張り歪の場合と比べると、層数Ｎｗの増加に伴う歪量と層厚の積εｗ・Ｌｗを小さくしなければいけない問題は重要にならない。しかし、層厚Ｌｗの最適値が存在し、それ以下の層厚Ｌｗでは、レーザの特性が劣化してしまうので、その最適値におけるＬｗにおいて、レーザの特性を向上させるためには、層数Ｎｗを大きくすると、歪量εｗを小さくせざるを得ないという課題が生じる。
【００１１】
これらの課題を解決するために、一部の量子井戸層の歪量を異ならせることで、多重量子井戸層全体としての歪量（全体平均歪）εｔは抑えつつ、一部の量子井戸層においては、歪量εｗを大きくしたり、層厚Ｌｗを大きくすることが考えられる。
【００１２】
しかし、この場合、歪量εｗの小さい量子井戸層においては、価電子帯のＬＨとＨＨのエネルギー差が小さくなってしまうため、微分利得が小さくなるという問題が生じる。一般的には、微分利得は、利得のピークよりも高エネルギー側の方が大きくなるが、従来技術２のように、歪量εｗの小さい一部の量子井戸層においても、電子とホールのエネルギー差が残りの量子井戸層と同じであるならば、この一部の量子井戸層の微分利得が残りの量子井戸層の微分利得よりも小さくなってしまう。これは、分布帰還型レーザ（Distributed Feedback Laser：以下、ＤＦＢレーザと記す）のように、微分利得がレーザの特性を決める主な要因となるレーザ素子においては、課題となる。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、歪多重量子井戸型半導体レーザにおいて、臨界膜厚の限界内において、量子井戸層の層数Ｎｗの増加と、歪量εｗ及び層厚Ｌｗの増加を両立しつつ、微分利得をも向上させることによって、高い特性を有する半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）上記目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザ素子は、引張り、若しくは、圧縮のいずれかの符号の歪を有する量子井戸層、及び、前記量子井戸層に隣接し、前記符号とは反対の符号の歪を有し、前記量子井戸層より広いバンドギャップを有する障壁層、とで、対をなしてそれぞれ構成される複数の量子井戸層と障壁層との組と、前記量子井戸層より広いバンドギャップを有し、かつ、前記量子井戸層より屈折率が小さい光導波路層、とを備える歪多重量子井戸型半導体レーザ素子において、前記複数の量子井戸層と障壁層の組のうち、一部の組の歪量の平均が、残りの組の歪量の平均と、異なり、かつ、前記一部の組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差が、前記残りの組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差と、異なる、ことを特徴とする。
【００１５】
（２）上記（１）に記載の半導体レーザ素子において、前記一部の組に属する前記量子井戸層の数が、前記残りの組に属する前記量子井戸層の数より小さく、前記一部の組に属する前記量子井戸層の歪量が、前記残りの組に属する前記量子井戸層の歪量より小さくてもよい。
【００１６】
（３）上記（２）に記載の半導体レーザ素子において、前記一部の組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差が、前記残りの組に属する前記量子井戸層における電子とホールの第１準位のエネルギー差より、小さくてもよい。
【００１７】
（４）上記（３）に記載の半導体レーザ素子において、前記量子井戸層の歪が引張りであり、価電子帯端がヘビーホールとライトホールのうちライトホールであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、歪多重量子井戸型半導体レーザにおいて、臨界膜厚の限界内において、量子井戸層の層数Ｎｗの増加と、歪量εｗ及び層厚Ｌｗの増加を両立しつつ、微分利得をも向上させる、高い特性を有する半導体レーザを提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る半導体レーザの斜視図である。
【図２】本実施形態に係る半導体レーザの断面斜視図である。
【図３】本実施形態に係る半導体レーザの断面図である。
【図４】本実施形態に係る半導体レーザの断面図である。
【図５】本実施形態に係る半導体レーザ及び従来技術による半導体レーザそれぞれの活性層におけるバンド構造を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を図面に基づいて説明する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子は、たとえば、波長１．３μｍ帯のＩｎＧａＡｌＡｓ量子井戸を用いたＤＦＢレーザである。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る半導体レーザ素子の斜視図であり、図２は、本レーザ素子の断面斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
本実施形態に係るレーザ素子は、図２及び図４に示す通り、光導波路部分がメサストライプ状に加工され、埋込みヘテロ型（Burried Hetero：以下、ＢＨ型と記す）構造を有している。ＢＨ構造において、メサストライプ状の光導波路となる領域の両側には、鉄（Ｆｅ）をドープした高抵抗の半絶縁性ＩｎＰ層６が埋め込まれている。また、共振器長３００μｍに劈開して半導体レーザチップを形成している。これらの構造は、一般的な半導体レーザとしてよく用いられている。
【００２４】
次に、本実施形態に係るレーザ素子の製造工程について説明する。
【００２５】
まず、レーザ本体部分の構造を形成する。ｎ型ＩｎＰ基板１の上に、ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２を形成する。ここで、ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２は、下方より順に、ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２８、及び、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層、ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２９が積層されることによって構成される。ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層は、引張り歪を印加した量子井戸層２５，２６と、圧縮歪を印加した障壁層２７によって構成される（図５（ａ）参照）。
【００２６】
ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２の上方に、ＩｎＧａＡｓＰからなる回折格子層３を積層する。さらに、その上方に、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を順に形成する。ドーピングによるキャリア濃度は、ｎ型及びｐ型ともに、１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３程度にしている。
【００２７】
次に、レーザ本体部分をエッチングにより切り出すことにより、光導波路が次のようにして形成される。まず、この多層構造を有するＩｎＰ基板上に、二酸化珪素（以下、ＳｉＯ２と記す）膜を被覆して保護マスクを形成する。そして、このＳｉＯ２マスクを用いて、上方より順に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、回折格子層３、ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２、そして、ｎ型ＩｎＰ基板１の一部まで、光導波路となる領域の両側を、エッチングにより切り出し、光導波路を形成する。
【００２８】
ここで、エッチングには、例えば塩素系ガスによる反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）等のドライエッチング、あるいは、臭素系溶液等によるウェットエッチング、又は、それらの併用、いずれの手法を用いてもよい。
【００２９】
さらに、上記エッチングを施したＩｎＰ基板を、結晶成長炉に搬入してＭＯＶＰＥ法を用いて６００℃にてＦｅをドープした高抵抗の半絶縁性ＩｎＰ層６を埋め込み成長させる。上記のエッチング工程と埋め込み工程により、ＢＨ構造が形成される。ここで、ＢＨ構造は、上述の通り、光導波路の光の進行方向の両側を別の半導体層で埋め込み、光導波路領域に光を閉じ込めるようにした構造である。埋め込みに用いる半導体は、通例では、高抵抗のものがもちいられる。
【００３０】
最後に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５の上部にｐ型電極１１を蒸着する。さらに、ＩｎＰ基板の下面を研磨した後、下面側にｎ型電極１２を蒸着する。その後、このＩｎＰ基板をバー状に劈開し、前方端面に無反射コーティング膜１３を、後方端面に70％の高反射コーティング膜１４を積層し、さらに、チップ化することで、本レーザ素子が形成される。
【００３１】
以上の製造工程によって形成された本レーザ素子のＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２の構造を、図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）は、本レーザ素子のＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２におけるバンド構造を説明した図である。図２（ａ）の図中左から右へ横方向は、ＩｎＰ基板の下方から上方への位置を示し、図中縦方向は、バンド構造を表している。図２（ａ）には、上側に伝導帯端２１が、下側にＬＨバンド端２２が、示されている。
【００３２】
上述の通り、ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層２は、図５（ａ）の左から順に、ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２８、及び、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層、ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２９が積層している。
【００３３】
また、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層は、引張り歪を印加した量子井戸層２５，２６と、圧縮歪を印加した障壁層２７によって構成されている。すなわち、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層において、層厚Ｌｂが１０ｎｍ、歪量εｂが０．５％の圧縮歪障壁層２７と、層厚Ｌｗが１３ｎｍ、歪量εｗが−０．３％の引張り歪量子井戸層２５の組が２組、図５（ａ）中の左側より、ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２８の図中右側に積層され、その図中右側に、順に、層厚Ｌｂが１０ｎｍ、歪量εｂが０．５％の圧縮歪障壁層２７と、層厚Ｌｗが１１ｎｍ、歪量εｗが−１．１５％の引張り歪量子井戸層２６の組が６組、積層されている。さらに、その図中右側に、層厚Ｌｂが１０ｎｍ、歪量εｂが０．５％の圧縮歪障壁層２７と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２９が積層している。この際に、引張り歪量子井戸層２５，２６において、量子化されたＬＨが価電子帯端となるよう設計されており、レーザ素子として十分な特性を実現出来るようにしてある。
【００３４】
また、歪量εｗが−０．３％である引張り歪量子井戸層２５において、量子化された電子とホールのエネルギー差が、歪量εｗが−１．１５％である引張り歪量子井戸層２６の量子化された電子とホールのエネルギー差よりも、５ｍｅＶ小さくなるように形成している。
【００３５】
以上のことの概略を、簡単に説明すると、以下のようになる。隣り合う１組の量子井戸層と障壁層の歪量を、その量子井戸層の歪量εｗ、層厚Ｌｗ、及び、その障壁層の歪量εｂ、層厚Ｌｂを用いて、組平均歪εｐ＝（εｗ・Ｌｗ＋εｂ・Ｌｂ）／（Ｌｗ＋Ｌｂ）と定義する。
【００３６】
本発明において、量子井戸層と障壁層の組の一部が、小さい値もしくは符号が逆となっている組平均歪εｐで形成されることにより、他方に、大きな値の組平均歪εｐを有する量子井戸層と障壁層の組が形成されていても、多重量子井戸層全体としての歪量（全体平均歪）εｔを低下させることが可能となる。これにより、全体平均歪εｔによって定まる臨界膜厚内において、本発明を用いない場合よりも、大きな層数Ｎｗで、部分的に、大きなεｗや大きなＬｗを有する量子井戸層を実現させることが可能となっている。
【００３７】
本実施形態に係るレーザ素子において、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層には、ｎ型ＩｎＰ基板１側に、歪量εｗの小さい量子井戸層２５が形成されており、量子井戸層２５を含む組の組平均歪εｐは、０．０４８％と、大きい歪量εｗを有する量子井戸層２６を含む組の組平均歪εｐである−０．３６％と符号が逆になっている。大きい歪量εｗを有する量子井戸層２６をすべて量子井戸層に用いたＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸層の場合は、全体平均歪εｔが大きくなるため、臨界膜厚を超えてしまい、結晶に転移が生じてしまうところ、歪量εｗの小さい量子井戸層２５を一部に用いることにより、全体平均歪εｔを小さくし、臨界膜厚を大きくなったことにより、転移のない結晶を形成することが可能となっている。
【００３８】
さらに、上述の通り、歪量εｗの小さい量子井戸層においては、価電子帯のＬＨとＨＨのエネルギー差が小さくなってしまうため、微分利得が小さくなる。一般的には、微分利得は、利得のピークよりも高エネルギー側の方が大きくなることが多いため、歪量εｗの小さい量子井戸層において、電子とホールのエネルギー差を、歪量εｗの大きい量子井戸層における電子とホールのエネルギー差より小さくする。
【００３９】
本実施形態に係るレーザ素子の場合、歪量εｗが−０．３％と小さい歪量の引張り歪量子井戸層２５においては、量子化された電子とホールのエネルギー差を、歪量εｗが−１．１５％と大きい歪量の引張り歪量子井戸層２６の量子化された電子とホールのエネルギー差よりも、小さくなるよう形成している。図５（ａ）において、量子化された電子のエネルギーとして、伝導帯の第１準位を２３に、量子化されたホールのエネルギーとして、価電子帯の第１準位を２４に、記してある。図５（ａ）には、量子井戸層２５におけるこれらのエネルギー差が、量子井戸層２６におけるこれらのエネルギー差より、小さくなっていることが示されている。
【００４０】
歪量の小さい量子井戸層では価電子帯のＬＨとＨＨのエネルギー差が、歪量の大きい量子井戸層よりも小さくなっているため、歪量の小さい量子井戸層の量子化された電子とホールのエネルギー差を歪量の大きい量子井戸層の量子化された電子とホールのエネルギー差よりも小さくすることにより、発振波長における歪量の小さい量子井戸層の微分利得を大きくすることができ、多重量子井戸層全体の微分利得を向上させることが可能となった。
【００４１】
実際、本実施形態に係るレーザ素子と同様の構造において、図５（ｂ）のようにＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層に、層厚Ｌｂが１０ｎｍ、歪量εｂが０．５％の圧縮歪障壁層２７の各層の間に、層厚Ｌｗが１１ｎｍ、歪量εｗが−１．１５％の引張り歪量子井戸層２６を５層設けた歪多重量子井戸型半導体レーザを形成して、比較した。この半導体レーザにおいては、８５℃における緩和振動周波数の閾値を引いた電流値の平方根の傾きが１．８ＧＨｚ／√ｍＡであり、本実施形態に係るレーザ素子では、この傾きが１．９５ＧＨｚ√ｍＡと、およそ１．１倍向上している。
【００４２】
本説明においては、歪多重量子井戸層を構成する量子井戸層と障壁層の組の一部が、他の組平均歪εｐの符号が逆となる組となっている例を説明したが、この一部の組平均歪εｐの符号が他の組の組平均歪εｐと同じで、絶対値が小さい値を有する場合であっても、全体平均歪εｔを小さくすることが出来、本発明の目的が達成される。
【００４３】
また、本説明においては、同じ障壁層の構造を有する例を説明しているが、障壁層の構造が組によって変化する場合であっても、全体平均歪εｔを小さくすることが出来、本発明の目的が達成される。
【００４４】
さらに、本発明においては、量子井戸層に引張り歪を印加し、障壁層に圧縮歪を印加した例を説明したが、符号を逆にして、量子井戸層に圧縮歪を印加し、障壁層に引張り歪を印加した歪多重量子井戸層が形成されたレーザ素子であってもよい。
【００４５】
本説明においては、本構造において、微分利得は、利得のピークよりも高エネルギー側の方が大きくなっているので、小さい歪量εｗの量子井戸層２５において、電子とホールのエネルギー差を、大きい歪量εｗの量子井戸層２６における電子とホールのエネルギー差より小さく設けている。しかし、逆の特性を有している場合には、小さい歪量εｗの量子井戸層において、電子とホールのエネルギー差を、大きい歪量εｗの量子井戸層における電子とホールのエネルギー差より大きく形成すればよい。
【００４６】
なお、本実施形態に係るレーザ素子において、ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層を挟んで設けられるｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２８及びｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２９は、引張り歪量子井戸層２５，２６における光の閉じ込めを強めるために設けられている。光導波路機能は、コア領域である量子井戸層を、これより屈折率の低いクラッド層で挟み込むことによって生じるものである。しかし、実際の具体的形態においては、本実施形態のように、量子井戸層において、さらに光の閉じ込めを強めるために、量子井戸層を挟んで光閉じ込め層を設けられている。
【００４７】
よって、クラッド層となるｎ型ＩｎＰ基板１及びｐ型ＩｎＰクラッド層４の屈折率は、光閉じ込め層であるｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２８及びｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層２９の屈折率よりも、それぞれ小さい値になるよう形成されている。
【００４８】
ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸層および回折格子層３の構造は、室温でのＤＦＢレーザの発振波長が１３１０ｎｍとなるように形成されている。また、本レーザ素子においては、回折格子層３の極性をｐ型とした。このような構造は、光の伝播方向に屈折率のみが周期的に変化するので屈折率結合型ＤＦＢレーザと呼ばれる。
【００４９】
本実施形態に係るレーザ素子においては、回折格子がＤＦＢレーザの全領域で均一に形成されているが、必要に応じて、領域の一部に回折格子の位相をずらして構成した、いわゆる位相シフト構造を設けても良い。
【００５０】
上記説明において、ＩｎＰ基板上に形成された波長帯１．３μmのＩｎＧａＡｌＡｓ引張歪量子井戸型レーザについて説明したが、基板材料や活性層材料や歪の符号、そして発振波長はこの例に限定されるものではない。本発明は、例えば１．５５μｍ帯ＩｎＧａＡｓＰ圧縮歪量子井戸型レーザ等のその他の材料系にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ｎ型ＩｎＰ基板、２  ＩｎＧａＡｌＡｓ活性層、３  回折格子層、４  ｐ型ＩｎＰクラッド層、５  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、６  半絶縁性ＩｎＰ層、１１  ｐ型電極、１２  ｎ型電極、１３  無反射コーティング膜、１４  高反射コーティング膜、２１  伝導帯端、２２  ＬＨバンド端、２３  伝導帯の第１準位、２４  価電子帯の第１準位、２５  量子井戸層、２６  量子井戸層、２７  障壁層、２８  ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層、２９  ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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